دیودها دستگاههای الکتریکی دوطرفه هستند که مانند یک سوئیچ یک طرفه عمل میکنند و تنها اجازه جریان (انتقال) را در یک جهت میدهند. این دیودها از مواد نیمهرسانا مانند
سیلیکون،
جرمانیوم، و
آرسنید گالیم.
دو پایانه دیود به عنوان آند و کاتد شناخته میشوند. عملکرد دیود میتواند بر اساس تفاوت پتانسیل (انرژی پتانسیل) بین این دو پایانه به دو نوع تقسیمبندی شود:
اگر ولتاژ آند بیشتر از کاتد باشد، دیود در حالت پیشرو بیاس قرار میگیرد و جریان میتواند جریان یابد.
اگر ولتاژ کاتد بیشتر از آند باشد، دیود در حالت عقبگرد بیاس قرار میگیرد و جریان نمیتواند جریان یابد.
انواع مختلف دیود به ولتاژهای مختلف نیاز دارند.

ولتاژ پیشرو دیودهای سیلیکون ۰.۷ ولت است، در حالی که ولتاژ پیشرو دیودهای جرمانیوم ۰.۳ ولت است.
در زمان کار با دیودهای سیلیکون، پایانه کاتد اغلب با نوار سیاه یا تیره در یک سمت دیود نشان داده میشود، در حالی که پایانه آند معمولاً با سمت دیگر نشان داده میشود.
مستقیمسازی یا تبدیل AC به DC یکی از کاربردهای معمول دیودها است.
دیودها در کاربردهای محافظ ضد قطبی و محافظ گذرا استفاده میشوند چون تنها اجازه جریان (عبور) را در یک جهت میدهند و جریان در جهت دیگر را مسدود میکنند.
نماد دیود در زیر نشان داده شده است. در شرایط پیشرو بیاس، سر پیکان به جهت جریان متعارف اشاره میکند. به عبارت دیگر، آند به سمت p متصل است و کاتد به سمت n متصل است.
دیود سادهای با تغییر ویژگی بلور کریستال سیلیکون یا جرمانیوم با افزودن آلودگی پنجارز (یا) دهنده الکترون در بخشی و آلودگی سهارز (یا) قبولکننده الکترون در بخش دیگر.

میتوان با استفاده از فرآیند ساخت خاص، یک میانپیوند PN را با اتصال یک نیمرسانا نوع P و یک نیمرسانا نوع N به هم تشکیل داد. آند انتهایی است که به نوع P متصل میشود. کاتد انتهایی است که به سمت نوع N متصل میشود.
در مرکز بلوک، این آلودگیها یک میانپیوند PN تشکیل میدهند.
تعامل بین نیمرساناهای نوع N و نوع P فرآیند اساسی پشت عملکرد یک دیود است.
یک نیمرسانا نوع N شامل تعداد زیادی الکترون آزاد (بزرگ) و تعداد کمی حفره (کوچک) است. به عبارت دیگر، در یک نیمرسانا نوع N، غلظت الکترونهای آزاد بسیار زیاد است در حالی که غلظت حفرهها بسیار کم است.
در یک نیمرسانا نوع N، الکترونهای آزاد به عنوان حملکنندههای بار اکثریت شناخته میشوند، در حالی که حفرهها به عنوان حملکنندههای بار اقلیت شناخته میشوند.
یک نیمرسانا نوع P با تعداد بالایی حفره نسبت به تعداد الکترونهای آزاد موجود در آن مشخص میشود. حفرهها بخش عمده حملکنندههای بار در یک نیمرسانا نوع P را تشکیل میدهند، در حالی که الکترونهای آزاد تنها بخش کوچکی از این نوع حملکنندههای بار را تشکیل میدهند.
دیود با قطبگذاری مستقیم
دیود با قطبگذاری معکوس
دیود بدون قطبگذاری (قطبگذاری صفر)
هنگامی که دیود در جهت مثبت پیشسو شده و جریان از آن عبور میکند، ولتاژ کمی در دیود کاهش مییابد.
ولتاژ مثبت دیودهای جرمانيوم ۳۰۰ میلیولت است که بسیار کمتر از ولتاژ مثبت دیودهای سیلیکون که ۶۹۰ میلیولت است.
انرژی پتانسیل در مواد نوع p مثبت است، در حالی که انرژی پتانسیل در مواد نوع n منفی است. مواد نوع p دارای انرژی پتانسیل مثبت هستند.

هنگامی که ولتاژ باتری به صفر رسید، دیود دارای قطببندی معکوس میشود. ولتاژ معکوس دیودهای جرمانيوم ۵۰ میکروآمپر است، در حالی که ولتاژ معکوس دیودهای سیلیکون ۲۰ میکروآمپر است. هنگامی که به مواد نوع p نگاه میکنیم، انرژی پتانسیل منفی است، اما هنگامی که به مواد نوع n نگاه میکنیم، انرژی پتانسیل مثبت است.
وقتی که ولتاژی که در دیود اندازهگیری میشود صفر است، دیود دارای وضعیت قطببندی صفر است.
حفاظت در برابر جریان در جهت معکوس با استفاده از دیودها
دیودها اغلب در مدارهای خنثیسازی (مدارهای خنثیسازی) استفاده میشوند.
استفاده از دیودها در مدارهای گیت منطقی
دیودها مولفههای رایج در مدارهای بریدن هستند.
دستگاههای مستقیمسازی شامل دیودها
۱). دیود معکوس
۲). دیود BARITT
۳). دیود گان
۴). لیزر دایود
۵). دایود نورساز
۶). فوتودایود
۷). دایود پین
۸). دایود بازیابی سریع
۹). دایود بازیابی مرحلهای
۱۰). دایود تونل
۱۱). دایود اتصال P-N
۱۲). دایود زنر
۱۳). دایود شاتکی
۱۴). دایود شاکلی
۱۵). دایود واریکاپ (یا) واریکاپ
۱۶). دایود آوالانچ
۱۷). دایود جریان ثابت
۱۸). دایودهای آلوده طلا
۱۹). دایودهای مانع فوقالعاده
۲۰). دایود پلتیر
۲۱). دایود بلوری
۲۲). دیود وکوئم
۲۳). دیود سیگنال کوچک
۲۴). دیود سیگنال بزرگ
این نوع دیود همچنین به نام "دیود پسرو" شناخته میشود و اغلب استفاده نمیشود. دیود پسرو (پسرو) یک دیود اتصال PN است که مانند یک دیود تونل عمل میکند. عبور کوانتومی بخش مهمی از نحوه جریان الکتریکی، به خصوص در جهت مخالف، است. با تصویر باند انرژی، میتوانید دقیقاً ببینید که دیود چگونه عمل میکند.

باند در سطح بالا به نام "باند رسانایی" و باند در سطح پایین به نام "باند والانس" شناخته میشود. وقتی انرژی به الکترونها اضافه میشود، آنها تمایل دارند بیشتر انرژی دریافت کرده و به سمت باند رسانایی حرکت کنند. وقتی الکترونها از باند والانس به باند رسانایی حرکت میکنند، حفرههایی را در باند والانس میگذارند.
در حالت بدون بایاس، باند والانس که اشغال شده است، مخالف باند رسانایی که اشغال شده است. در شرایط بایاس معکوس، از طرف دیگر، منطقه N بالا میرود در حالی که منطقه P پایین میآید. حالا، باند کامل در بخش P متفاوت از باند خالی در بخش N است. بنابراین، الکترونها شروع به حرکت از باند کامل در بخش P به باند خالی در بخش N با عبور کوانتومی میکنند.
بنابراین، این بدان معناست که جریان الکتریکی حتی زمانی که بایاس در جهت مخالف است هم رخ میدهد. در شرایط بایاس مثبت، منطقه N به همان جهت منطقه P که بالا است، حرکت میکند. حالا، باند کامل در بخش N متفاوت از باند خالی در بخش P است. بنابراین، الکترونها شروع به حرکت از باند کامل در بخش N به باند خالی در بخش P با عبور کوانتومی میکنند.
در این نوع دیود، منطقه مقاومت منفی شکل میگیرد که بخش اصلی دیود است که باعث عملکرد آن میشود.
این نوع دیود همچنین با نام کاملتر خود، یعنی دیود زمان عبور تزریق مانع یا دیود BARRITT شناخته میشود. این دیود برای کاربردهای میکروویو مناسب است و امکان مقایسههای مختلفی را با دیود IMPATT که بیشتر استفاده میشود، فراهم میکند.
استفاده از انرژی حرارتی باعث انتشار از این نوع خاص دیود میشود. در مقایسه با سایر انواع دیودها، این دیود صدای کمتری تولید میکند.
میکسرها، تقویتکنندهها یا اسیلاتورها برخی از کاربردهای ممکن برای این دیودها با توجه به ظرفیت سیگنال کوچک آنها هستند. آنها میتوانند در انواع دیگر دستگاهها نیز استفاده شوند.
دیود گره PN، که همچنین با نام دیود گان شناخته میشود، نوعی دیود است که یک دستگاه نیمهرسانا با دو ترمینال است. در بیشتر کاربردها، این دیود برای تولید سیگنالهای میکروویو استفاده میشود.
اسیلاتورهای توسعه یافته از دیودهای گان در هر جایی که نیاز به انتقال رادیویی وجود دارد، استفاده میشوند.
این دیودها همچنین در سازمانهای نظامی استفاده میشوند. این دیود یک مولفه ضروری تمامی تاشومترها، حتی پایهایترین آنها است. دیودهای گان میتوانند استفاده از فناوری حسگر باز کردن در در سیستمهای نظارتی مدرن را آسان کنند که یک نیاز در سیستمهای نظارتی مدرن است. علاوه بر این، این دیود برای استفاده در مدارهای هشدار دهنده دزد (تهاجم) توصیه میشود.
به دلیل اینکه دیود لیزر نور همدوس تولید میکند، عملکرد آن با یک دیود نورپرداز (LED) معمولی متفاوت است. این نوع خاص از دیودها در دامنههای مختلفی مانند درایوهای CD، پخشکنندههای DVD و نشانگرهای لیزری استفاده میشوند. در حالی که این دیودها نسبت به سایر انواع ژنراتورهای لیزری ارزانتر هستند، قیمت آنها نسبت به LEDها بسیار بالاتر است. همچنین عمر آنها محدود است.

عبارت دیود لومینسان (یا) LED به یکی از محبوبترین و پرکاربردترین انواع دیودها اشاره دارد. اگر دیود به صورتی متصل شود که بایاس جریاندهی را داشته باشد، جریان از محل اتصال عبور میکند که این امر باعث تولید نور میشود. چندین پیشرفت جدید در زمینه LED وجود دارد که آنها را به OLED و LED میتبدیل میکند.

در منطقه عملکرد با بایاس جریاندهی، نوع دیودهایی که در حال عمل هستند این است. همچنان که دیود شروع به هدایت میکند، جریان ایجاد میشود. اصطلاح "جریان جریاندهی" به این نوع جریان اشاره دارد. دیود منبع نوری است که در طول این عملیات تولید میشود.
LEDها در انواع مختلف رنگی موجود هستند. به طور دقیقتر، یک LED میتواند به صورت بلوکی کار کند که برای مدت زمان مشخصی روشن و خاموش شود. آنها ممکن است دو رنگه باشند که در این صورت دو رنگ ارسال میشوند یا سه رنگه باشند که در این صورت سه رنگ ارسال میشوند، بسته به مقدار ولتاژ مثبت دریافتی.
به علاوه، LEDهایی وجود دارند که میتوانند نور فروسرخ تولید کنند. کاربرد عملی آنها در کنترلهای دوربینی یافت میشود.
فوتودیود در این تکنیک نور را تشخیص میدهد. کشف شده است که تعامل نور با یک اتصال PN ممکن است منجر به ایجاد الکترونها و حفرهها شود. در بیشتر موارد، فوتودیودها در تنظیمات بایاس معکوس کار میکنند که این امر حتی کمترین مقدار جریان القایی نور را به راحتی قابل تشخیص و نظارت است. تولید انرژی کاربرد دیگری برای این نوع دیودها است.

از آنجا که فوتودیود قادر به هدایت در حالت بایاس معکوس نیز است، عملکرد آن بسیار شبیه به یک دیود زن است.
هر دو مقدار جریان و شدت نور به طور مستقیم متناسب با یکدیگر هستند. همچنین زمان واکنش آنها به اندازه کافی سریع است که به نانوثانیه محاسبه میشود و نه میلیثانیه.
ویژگیهای این دیود در طول فرآیند توسعه آن تعیین میشوند. استانداردهای نوع p و n در ساخت این نوع دیود استفاده میشوند. اتصالی که به نتیجه این تعاملات تولید میشود به عنوان یک هادی ذاتی شناخته میشود زیرا هیچ غلظت دوپینگی شامل نخواهد بود.
برخی کاربردها مانند تغییر وضعیت ممکن است از دسترسی به این منطقه بهرهمند شوند.
این دیود زمان بازیابی سریعتری خواهد داشت. AC به عنوان ورودی سیگنال در طول فرآیند مستقیمسازی استفاده میشود. این سطوح جنبههای مثبت و منفی دارند. برای انتقال قطبیتها از مثبت به منفی یا از منفی به مثبت، دوره بازیابی باید کوتاهترین مقدار ممکن باشد.
هنگام انجام کاربردهای با فرکانس بالا، داشتن سریعترین زمان بازیابی ممکن بسیار مهم است. در شرایطی مانند این، توصیه میشود از این دیود خاص استفاده شود. به عنوان شرطی از این، نمایش باید به صورت دقیق انجام شود در حالی که تمامیت سیگنال حفظ میشود.
این یکی از اجزای دیود میکروویو است. این معمولاً منجر به تولید پالسها در محدوده فرکانس بالا میشود. این دیودها به نوع دیودهایی که خاصیت خاموش شدن (خاموش شدن) سریع را به علت عملکرد خود دارند، بستگی دارند.
این دیودهای تونل به طور مشهور نیاز به سوئیچها در حالت عملکرد با سرعت بسیار بالا دارند. مدت زمان انتقال در نانوثانیه یا پیکوثانیه اندازهگیری میشود. این دیودها در مدارهای اسیلاتور آرامشی استفاده میشوند زیرا مفهوم مقاومت منفی با آنها مرتبط است.
این دیود بنیادی است که هنگامی که مواد نوع پی و نوع ان با یکدیگر تعامل دارند، ایجاد میشود. این دیود مفهوم ترجیح دادن یک دیدگاه بر دیگری را بررسی میکند. به دلیل این بایاس، میتواند در انواع مختلفی از حالتهای عملکردی عمل کند.

این دیود فقط در صورت اعمال بایاس جلویی هدایت میکند. وقتی بایاس در جهت دیگر است، جریان واضحی وجود ندارد. این نشان میدهد که جریان وقتی بایاس در جهت دیگر است، مسدود میشود.
این دیودها در مواقعی که برنامهها نیاز به جریان کم دارند، مانند دیودهای سیگنال، استفاده میشوند و بنابراین مورد توجه قرار میگیرند. مستطیلسازها یکی از مهمترین کاربردهای این فناوری هستند.
این نوع دیود به گونهای ساخته شده است که قادر به عملکرد در حالت بایاس معکوس است. هنگامی که بایاس جلویی اعمال میشود، خصوصیات عملکردی دیود مشابه با دیود معمولی با اتصال پی-ان به عنوان مولفه بنیادی خواهد بود.
هنگامی که دیود در حالت بایاس معکوس عمل میکند، پس از رسیدن به ولتاژ زنر کمینه، مقادیر جریان افزایش مییابد؛ اما ولتاژ همچنان ثابت میماند.

به عنوان نتیجه، میتواند در فرآیند کنترل ولتاژ استفاده شود. زمانی که دیود تحت بایاس مثبت شروع به هدایت جریان میکند، توانایی منحصر به فرد خود را نشان میدهد. سازندگان دقیقاً ولتاژ زن را برای این نوع خاص از دیود تعیین میکنند. به این دلیل، ممکن است دیودهای زن بیشتری ساخته شوند.
دیود شاتکی نوعی دیود است که با توانایی انجام عملیات تغییر حالت با سرعت بالا مشخص میشود. افت ولتاژ بسیار کمی در طول مسیر پیشرو رخ میدهد، بنابراین این ویژگی مثبتی محسوب میشود.
مدارهای کلمپینگ که به اندازه کافی سریع هستند، مثال خوبی از جایی هستند که این نوع دیود میتواند استفاده شود، چرا که کاربردهای آن در آنجا واضح است. فرکانس در محدوده گیگاهرتز برای عملکرد دیودهای این نوع معمول است. به عبارت دیگر، احتمال دارد در کاربردهای با فرکانس بالا مطلوبتر باشد.

کاربردهای تغییر حالت از این دیودها استفاده میکنند که نوع متفاوتی از دیودهایی هستند که در بالا توصیف شدند. آنها ولتاژ بنیادی، که به عنوان ولتاژ تریگر نیز شناخته میشود، دارند.
این دیود نمیتواند تغییر حالت دهد چون اگر ولتاژی که به آن اعمال میشود کمتر از مقدار تریگر بنیادی باشد، در حالت مقاومت بالا باقی میماند. مسیر مقاومت کم در صورتی ساخته میشود که ولتاژی که ارائه میشود بیشتر از مقدار تریگر بنیادی باشد. دیودهای شاکلی به این شکل عمل میکنند.

این دستهی دیگری از دیودهای منحصر به فرد است که زمانی رخ میدهد که ولتاژ معکوس به گره دستگاه اعمال میشود. این باعث تغییر در ظرفیت گره میشود. چون دیود ظرفیت متغیر است، ممکن است از مخفف "واریکاپ" برای اشاره به آن استفاده شود.

دیود اونچ نوعی دیود با بایاس معکوس است که عملکرد خود را از پدیده اونچ میگیرد. شکست اونچ زمانی رخ میدهد که کاهش ولتاژ ثابت میماند و توسط جریان تأثیر نمیپذیرد. به دلیل حساسیت بالایی که دارند، برای تشخیص نور استفاده میشوند.
این یک دستگاه الکتریکی است که جریان را به مقدار حداکثر محدود میکند. میتوان آن را دیود محدودکننده جریان (CLD) یا دیود تنظیمکننده جریان (CRD) (CRD) نیز نامید.
این دیودها از یک JFET با کانال n ساخته شدهاند. گیت به منبع متصل شده و به عنوان یک محدودکننده جریان دوطرفه یا منبع جریان عمل میکند. آنها اجازه میدهند تا جریان به مقدار مشخصی از طریق خود جریان یابد قبل از توقف برای افزایش بیشتر.
طلا به عنوان آلاینده در این دیودها استفاده میشود. برخی دیودها قدرتمندتر از دیگران هستند. جریان نشتی در بایاس معکوس در این دیودها نیز کمتر است. حتی با کاهش ولتاژ بزرگتر، دیود میتواند در فرکانسهای سیگنال کار کند. طلا در بازترکیب سریع حاملهای کمیت در این دیودها کمک میکند.
این یک دیود مستقیم است با کاهش ولتاژ پیشرو پایین مانند دیود شاتکی و جریان نشتی معکوس پایین مانند دیود P-N. این دیود برای کاربردهای با توان بالا، کلیدزنی با سرعت بالا و کمتلفات طراحی شده است. دیودهای مستقیم سوپر مانع نوع بعدی از مستقیمکنندهها هستند که ولتاژ پیشروی کمتری نسبت به دیود شاتکی دارند.
در این نوع دیود، حرارت در محل اتصال دو ماده نیمهرسانا تولید میشود که از یک سر به سر دیگر جریان مییابد. این جریان تنها در یک جهت صورت میگیرد که همان جهت جریان الکتریکی است.
این حرارت به عنوان نتیجه بار الکتریکی که از بازسازی حاملهای بار کمیت تولید میشود، ایجاد میشود. این دیود عمدتاً برای خنکسازی و گرمسازی استفاده میشود و در خنکسازی ترمئلکتریک به عنوان هر دو حسگر و موتور گرما عمل میکند.
این نوع دیود نقطهای است که به عنوان دیود موی گربه نیز شناخته میشود. عملکرد آن توسط فشار تماس بین بلور نیمهرسانا و نقطه تعیین میشود.
در این دیود یک سیم فلزی وجود دارد که بر بلور نیمهرسانا فشار میآورد. در این شرایط، بلور نیمهرسانا به عنوان کاتد و سیم فلزی به عنوان آند عمل میکند. این نوع دیودها در طبیعت منسوخ شدهاند و عمدتاً در گیرندهها و تشخیصدهندههای مایکروویو استفاده میشوند.
دیودهای خلاء از دو الکترود تشکیل شدهاند که به عنوان آند و کاتد عمل میکنند. تنگستن برای ساخت کاتد استفاده میشود که الکترونها را به سمت آند انتشار میدهد. جریان الکترونها همیشه از کاتد به آند حرکت میکند. بنابراین، آن مانند یک سوییچ عمل میکند.
وقتی کاتد با ماده اکسید پوشیده میشود، ظرفیت انتشار الکترونها افزایش مییابد. آندها به طور معمول طولانیتر هستند و سطوح آنها گاهی خشن میشوند تا دماهای موجود در دیود کاهش یابد. دیود فقط زمانی رسانایی دارد که آند مثبت (+) نسبت به کاتد باشد.
این یک دستگاه کوچک با ویژگیهای نامتناسب است که عمدتاً در زمینههای کاربردی با فرکانس بالا و جریان کم مانند رادیوها و تلویزیونها استفاده میشود.
دیودهای سیگنال بسیار کوچکتر از دیودهای توان هستند. یک لبه آنها با رنگ سیاه (یا) قرمز علامتگذاری شده است تا پایه کاتودی را نشان دهد. عملکرد دیود سیگنال کوچک به خصوص برای کاربردهای با فرکانس بالا موثر است.
در مقایسه با تواناییهایشان در دستههای دیگر، دیودهای سیگنال معمولاً توانایی حمل جریان متوسط و تلفات توان کمی دارند. معمولاً در محدوده ۱۵۰ میلیآمپر و ۵۰۰ میلیوات هستند.
این دیودها در
کاربردهای دیود،
سوئیچینگ با سرعت بالا،
verstärker پارامتریک و کاربردهای بسیار دیگر.
لایه اتصال PN در این دیودها بسیار ضخیم است. بنابراین، آنها معمولاً در مستطیلسازی یا تبدیل AC به DC استفاده میشوند. اتصال PN بزرگ توانایی حمل جریان جلوی دیود و ولتاژ بلاک کردن معکوس را افزایش میدهد. دیودهای سیگنال بزرگ برای کاربردهای با فرکانس بالا مناسب نیستند.
این دیودها عمدتاً در منابع تغذیه مانند
مستطیلسازها،
تبدیلکنندهها،
معکوسکنندهها،
دستگاههای شارژ باتری و غیره استفاده میشوند.
مقاومت جلوی این دیودها چند اهم است، در حالی که مقاومت بلاک کردن معکوس در مگا اهم اندازهگیری میشود.
به دلیل توانایی جریان و ولتاژ بالا، میتوان از آن در دستگاههای الکتریکی که ولتاژ قلهای بزرگ را کاهش میدهند استفاده کرد.
بنابراین، انواع مختلف دیودها و کاربردهای آنها در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است. هر دیود روش نمایش و عملکرد منحصر به فرد خود را دارد.
دیود که جریان را به یک سمت (عبور میدهد). وقتی با جریان متناوب استفاده میشود، دیودها فقط برای نیمی از چرخه هدایت میکنند. بنابراین، آنها در تبدیل جریان متناوب به مستقیم استفاده میشوند. بنابراین، دیودها جریان مستقیم (DC) هستند.
دیودهایی که برای تنظیم جهت جریان استفاده میشوند به عنوان دیودهای ایدهآل شناخته میشوند. با یک دیود ایدهآل، جریان فقط میتواند در یک جهت که به آن جهت پیشرو گفته میشود، جریان داشته باشد و نمیتواند در جهت عقبی جریان داشته باشد.

دیودهای ایدهآل وقتی در حالت بایاس معکوس قرار میگیرند، مانند یک مدار باز ظاهر میشوند و ولتاژ در این حالت منفی است.

بایاس پیشرو در یک دیود معمولی زمانی اتفاق میافتد که ولتاژ روی دیود جریان طبیعی را مجاز میکند، در حالی که بایاس معکوس نشاندهنده ولتاژ روی دیود در جهت مخالف است. با این حال، ولتاژی که در حالت بایاس معکوس روی دیود اعمال میشود، به هیچ جریان قابل توجهی منجر نمیشود.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.